题目
函数z=xy在条件x+y=1下的极大值为:A. (1)/(4)B. (1)/(2)C. (1)/(3)D. 1
函数$z=xy$在条件$x+y=1$下的极大值为:
A. $\frac{1}{4}$
B. $\frac{1}{2}$
C. $\frac{1}{3}$
D. $1$
题目解答
答案
A. $\frac{1}{4}$
解析
本题考查条件极值的求解,可使用拉格朗日乘数法或消元法来求解函数在给定条件下的极值。这里我们使用消元法,其思路是先根据约束条件将目标函数转化为一元函数,然后对一元函数求导,找出驻点,再通过二阶导数判断驻点是极大值点还是极小值点,最后求出极大值。
- 根据约束条件消去一个变量:
已知条件$x + y = 1$,移项可得$y = 1 - x$。
将$y = 1 - x$代入目标函数$z = xy$中,得到$z$关于$x$的一元函数:
$z = x(1 - x)=x - x^2$,其定义域为$R$。 - 求$z$关于$x$的一阶导数:
根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,对$z = x - x^2$求导:
$z^\prime=(x - x^2)^\prime=(x)^\prime-(x^2)^\prime=1 - 2x$。 - 求驻点:
令$z^\prime = 0$,即$1 - 2x = 0$,解方程可得:
$2x = 1$,$x = \frac{1}{2}$。 - 求$z$关于$x$的二阶导数:
对$z^\prime = 1 - 2x$再次求导:
$z^{\prime\prime}=(1 - 2x)^\prime=(1)^\prime-(2x)^\prime=0 - 2=-2$。 - 判断驻点的性质:
因为$z^{\prime\prime}=-2\lt0$,根据二阶导数判别法可知,函数$z$在$x = \frac{1}{2}$处取得极大值。 - 求极大值:
将$x = \frac{1}{2}$代入$z = x - x^2$中,可得:
$z=\frac{1}{2}-(\frac{1}{2})^2=\frac{1}{2}-\frac{1}{4}=\frac{1}{4}$。